În 2017, LIGO (Laser-Interferometru Gravitational Wave Observatory) și Virgo au detectat unde gravitaționale venite din fuziunea a două stele de neutroni. Au numit acel semnal GW170817. Două secunde după detectarea acestuia, satelitul Fermi de la NASA a detectat o explozie de raze gamma (GRB) care a fost numită GRB170817A. În câteva minute, telescoapele și observatoarele din întreaga lume au făcut obiectul evenimentului.
Telescopul spațial Hubble a jucat un rol în această detectare istorică a două stele de neutroni care fuzionează. Începând din decembrie 2017, Hubble a detectat lumina vizibilă din această fuziune, iar în următorul an și jumătate și-a transformat oglinda puternică pe aceeași locație de peste 10 ori. Rezultatul?
Imaginea cea mai adâncă a rezultatului acestui eveniment și o serie de detalii științifice.
„Aceasta este cea mai profundă expunere pe care am avut-o vreodată de acest eveniment în lumină vizibilă”, a declarat Wen-fai Fong, care a condus cercetarea din nord-vestul Europei. „Cu cât imaginea este mai adâncă, cu atât mai multe informații putem obține.”
În afară de furnizarea unei imagini profunde a postglow-ului fuziunii, Hubble a dezvăluit, de asemenea, câteva secrete neașteptate ale fuziunii în sine, jetul creat de acesta și, de asemenea, unele detalii despre natura scurtelor raze gamma.
Pentru mulți oameni de știință, GW170817 este cea mai importantă descoperire a LIGO până în prezent. Descoperirea a câștigat premiul Breakthrough of the Year în 2017 din revista Science. Deși s-a vorbit mult despre coliziuni sau fuziuni între două stele de neutroni, aceasta a fost prima dată când astrofizicienii au putut observa una. Deoarece au observat-o atât în lumina electromagnetică, cât și în unde gravitaționale, a fost și prima „observație multi-mesagerie între aceste două forme de radiații”, după cum se arată într-un comunicat de presă.
Într-adevăr, circumstanțele au determinat acest lucru. GW170817 este destul de aproape de Pământ în termeni astronomici: la numai 140 de milioane de ani lumină distanță în galaxia eliptică NGC 4993. Era luminos și ușor de găsit.
Coliziunea celor două stele neutronice a provocat o kilonova. Acestea sunt cauzate atunci când două stele neutronice se contopesc astfel sau când se îmbină o stea neutronă și o gaură neagră. O kilonova este de aproximativ 1000 de ori mai strălucitoare decât o nova clasică, care apare într-un sistem de stele binare atunci când un pitic alb și însoțitorul său se contopesc. Luminozitatea extremă a unei kilonova este cauzată de elementele grele care se formează după fuziune, inclusiv aurul.
Fuziunea a creat un jet de material care călătorește la o viteză aproape de lumină care a făcut ca ulterior să fie greu de văzut. Deși jetul trântește în materialul surround este ceea ce a făcut ca fuziunea să fie atât de strălucitoare și ușor de văzut, de asemenea a întunecat ulterior evenimentului. Pentru a vedea ulterior, astrofizicienii trebuiau să aibă răbdare.
"Pentru a vedea ulterior, kilonova a trebuit să se desprindă de drum", a spus Fong. „Cu siguranță, la aproximativ 100 de zile de la fuziune, kilonova s-a stins în uitare, iar ulterior a preluat. Cu toate acestea, ulterior a fost atât de slab, lăsându-l la cele mai sensibile telescoape să-l capteze. "
Acolo a apărut telescopul spațial Hubble. În decembrie 2017, Hubble a văzut lumina vizibilă din perioada următoare a fuziunii. De atunci și până în martie 2019, Hubble a re-vizitat ulterior ulterior după 10 ori. Imaginea finală a fost cea mai profundă încă, cu venerabilul „spațiu” vizibil la locul unde a avut loc fuziunea timp de 7,5 ore. Din această imagine astrofizicienii știau că lumina vizibilă a dispărut în sfârșit, la 584 de zile de la fuziunea celor două stele neutronice.
După ce a avut loc evenimentul a fost cheie și a fost leșinată. Pentru a o vedea și a o studia, echipa din spatele studiului a trebuit să scoată lumina din galaxia înconjurătoare, NGC 4993. Lumina galactică este complicată și, într-un mod de a vorbi, ar „infecta” ulterior și ar afecta rezultatele. .
„Pentru a măsura cu precizie lumina de la urma, trebuie să scoți toată cealaltă lumină”, a spus Peter Blanchard, un coleg postdoctoral în CIERA și al doilea autor al studiului. „Cel mai mare vinovat este contaminarea ușoară din galaxie, care este extrem de complicată în structură.”
Însă acum aveau 10 imagini Hubble ale postglow cu care să lucreze. În aceste imagini, kilonova a dispărut și a rămas doar ulterior. În imaginea finală, ulterior, ulterior, dispăruse. Au suprapus imaginea finală pe celelalte 10 imagini ale postglow-ului și, folosind un algoritm, au îndepărtat meticulos toată lumina din imaginile Hubble anterioare care arătau ulterior. Pixel pixel.
În cele din urmă, au avut o serie de imagini de-a lungul timpului, care arăta doar ulterior, fără nicio contaminare din galaxie. Imaginea a fost de acord cu previziunile modelate și este, de asemenea, cea mai precisă serie temporală de imagini din perioada următoare a evenimentului.
„Evoluția luminozității se potrivește perfect cu modelele noastre teoretice de jeturi”, a spus Fong. "De asemenea, este de acord perfect cu ceea ce ne spun radioul și radiografiile."
Deci, ce au găsit în aceste imagini?
În primul rând, zona în care s-au contopit stelele neutronice nu a fost dens populată de cluster, ceea ce studiile anterioare au prezis ar trebui să fie cazul.
Studiile anterioare au sugerat ca perechile de stele de neutroni se pot forma si contopi in mediul dens al unui grup globular, a spus Fong. „Observațiile noastre arată că acesta nu este cu siguranță cazul acestei fuziuni cu stele de neutroni.”
De asemenea, Fong crede că această lucrare a aruncat ceva lumină asupra exploziilor de raze gamma. Ea crede că acele explozii îndepărtate sunt de fapt fuziuni cu stele de neutroni precum GW170817. Toți produc jeturi relativiste, potrivit Fong, doar că sunt privite din unghiuri diferite.
Astrofizicienii văd de obicei aceste jeturi din explozii de raze gamma dintr-un unghi diferit de GW170817, de obicei cu capul. Dar GW170817 a fost văzut dintr-un unghi de 30 de grade. Asta nu se mai văzuse niciodată în lumina optică.
"GW170817 este prima dată când am putut vedea jetul" off-axis ", a spus Fong. „Noua serie de timp indică faptul că principala diferență între GW170817 și distrugerea razei scurte de raze gamma este unghiul de vizualizare.”
O lucrare care prezintă aceste rezultate va fi publicată în Astrophysical Journal Letters luna aceasta. Se intitulează „Rezultatul optic din GW170817: un jet structurat în afara axei și constrângeri profunde la o origine de cluster global.” Este vizibil la linkul de mai sus la arxiv.org.
Mai Mult:
- Lucrare de cercetare: The Aftericalow Optical din GW170817: un jet structurat în afara axei și constrângeri profunde pe un originea clusterului globular
- Comunicat de presă: Afterglow aruncă lumină asupra naturii, originii coliziunilor de stele cu neutroni
- LIGO / Fecioară: DAWN ASTROPHYSICS MULTI-MESSENGER: OBSERVAȚII A UNUI BUTAR NEUTRON STAR MERGER
